ماهى النيوكليوسومات
النيوكليوسومات جزء من الحمض النووي داخل النواة حيث يلتف حول لب من البروتينات فهى الوحدة الفرعية الأساسية للكروماتين والذي يشكل الحمض النووي مما يسمح بتكثيف الحمض النووي إلى حجم أصغر.
ماذا يتكون عندما تجتمع النيوكليوسومات
عندما يتم تمديد الكروماتين وعرضه تحت المجهر فإن الهيكل يشبه سلسلة من الخرز تعرف كلاً من هذه الخرزات الصغيرة بالنيوكليوسوم ويبلغ قطرها حوالي 11 نانومتر. يتكون كل نيوكليوسوم من أقل بقليل من دورتين من الحمض النووي ملفوفًا حول مجموعة من ثمانية بروتينات تسمى الهستونات، والتي تُعرف بإسم أوكتامر هيستون.
يتكون كل هستون من نسختين كل واحدة من بروتينات، يتم ضغط سلسلة النيوكليوسومات بشكل أكبر وتشكل مركبًا عالي التنظيم من الحمض النووي والبروتين يسمى الكروموسوم.
ما هو الكروموسوم
الكروموسوم عبارة عن هيكل شبيه بالخيط موجود في النواة أو المنطقة النووية من السيتوبلازم المكون من جزيء واحد من الحمض النووي والبروتينات ويحمل بعض أو كل المواد الجينية للكائن الحي.
كيفية عمل الكروموسوم
لا يظهر الكروموسوم إلا تحت المجهر أثناء الطور الأول لدورة الخلية حيث تصطف الكروموسومات في وسط الخلية، حيث تحتوي بدائيات النوى على كروموسوم دائري واحد يتم تنظيمه في المنطقة النووية من السيتوبلازم لأنها لا تحتوي على نواة محلية.
يتم حزم الكروموسومات حقيقية النواة في بنية مكثفة تسمى الكروماتين بواسطة ألياف الكروماتين
ونظرًا لتكثيف الكروموسومات فمن الممكن ملائمة الكروموسومات الطويلة جدًا في نواة، وقد يوجد كروموسوم إضافي خارج النواة. يتغير هيكل الكروموسوم خلال مراحل مختلفة من دورة الخلية، وقد تنفك الكروموسومات وتتكاثر وتنقسم خلال مراحل مختلفة من انقسام الخلية.
أنواع ومعلومات عن الكروموسومات
- تنقسم الكروموسومات في الإنسان إلى نوعين الجسيمات الصبغية والتي تسمى أيضًا كروموسومات الجسم والكروموسومات الجنسية.
- يمتلك البشر 23 زوجًا من الكروموسومات مع 22 زوجًا من الصبغيات الجسدية وزوج من الكروموسومات الجنسية بإجمالي 46 كروموسومًا.
- تحمل هذه الكروموسومات جميع المواد الجينية اللازمة لأغراض مختلفة تتراوح من تكوين البروتينات إلى الانقسام والتكاثر.
- الكروموسومات هى هياكل منظمة للغاية مسؤولة عن التنوع الجيني بين الكائنات الحية التي تتكاثر جنسياً في التكاثر اللاجنسي، ويتم تكرار الكروموسومات ونقل المواد الجينية المتساوية إلى الخلايا الوليدة.
- أثناء التكاثر الجنسي يحدث التباين الجيني من خلال عملية العبور أثناء الانقسام الاختزالي.
- قد تؤدي التشوهات في الكروموسومات إلى اضطرابات كروموسومية مختلفة، وفي بعض الأحيان قد تؤدي الطفرات في الجينات إلى الإصابة بالسرطان.
الكروماتيد والفرق بينه وبين الكروموسوم
الكروماتيدات عبارة عن هياكل مؤقتة توجد فقط للمساعدة في عملية تكرار الكروموسومات وفصلها، ونظرًا لأن الكروماتيدات متطابقة فقد تم استدعاؤها أيضًا لتكون متماثلة اللواقح ومع ذلك، ففي بعض الحالات بسبب الطفرات قد تحدث بعض التغييرات في أحد الكروماتيدات أو كليهما مما يؤدي إلى كروماتيدات متغايرة الزيجوت ، وتعددت الاختلافات لتُكون الفرق بين الكروموسوم والكروماتيد وهى :
- تكون الكروموسومات المضغوطة أكثر تكثيفًا من الكروماتيدات، أما الكروماتيدات أقل تكثفًا من الكروموسومات.
- يتكون الكروموسوم من جزيء DNA مفرد مزدوج الشريطة، أما الكروماتيدات عبارة عن جزيئين من الحمض النووي مزدوج الشريطة مرتبطان معًا في المركز بواسطة مركز مركزي.
- الكروموسومات الهيكلية لها هيكل رفيع يشبه الشريط والكروماتيدات لها بنية ليفية رقيقة وطويلة
- طبيعة الكروموسومات المتجانسة ليست متطابقة مع بعضها البعض.
- الكروماتيدات الشقيقة المتماثلة أو متماثلة اللواقح تكون متطابقة.
- الحمض النووي DNA في الكروموسوم معبأ بإحكام، أما في الكروماتيد يتم فك جزيء الحمض النووي وبالتالي فهو حر.
- توجد الكروموسومات الحالية في جميع الخلايا طوال حياتها
- تتشكل الكروماتيدات خلال الطور البيني وتوجد حتى الطور الأول لانقسام الخلية فقط.
- لا تحتوي الكروموسومات على سنتروميرات بخلاف الكروماتيدات تكون متصلة بالمركز عن طريق السنترومير.
- كروموسومات الازدواج قادرة على التكرار لكن لا يمكن للكروماتيدات التكرار
- يمكن نسخ المعلومات الجينية في الكروموسومات لإنتاج جزيئات البروتين عكس الكروماتيدات فهى لا تشارك في تخليق الجزيئات الكبيرة مثل تكوين البروتين.
- تحمل الكروموسومات الوظيفية مادة وراثية وبالتالي فهي تشارك في نقل المادة الوراثية عبر أجيال مختلفة من الكائنات الحية أما الكروماتيدات فتساعد في الحفاظ على الكمية المناسبة أو العدد المناسب من الحمض النووي بعد انقسام الخلية
أنواع الكروماتين
يتواجد الكروماتين في شكلين أول شكل يسمى euchromatin، يكون أقل تكثيفًا ويمكن نسخه. أما الشكل الثاني المسمى بـ heterochromatin مكثف للغاية وعادة لا يتم نسخه
ما هى الهستونات
الهستونات هى عائلة من البروتينات الأساسية التي ترتبط بالحمض النووي في النواة وتساعد على تكثيفه في الكروماتين، وهى بروتينات قلوية حيث تسمح لها شحناتها الإيجابية بالإرتباط بالحمض النووي. يتم تجميع الحمض النووي والهستونات معًا ليكونا نيوكليوسوم وتشكل النيوكليوسومات حزمة تسمى الكروماتينات حيث يشكل كروماتينان كروموسومًا واحداً.
أنواع الهستونات
تم تحديد خمسة أنواع من الهستونات H1 أو H5 ،H2A ،H2 H3 و H4 والهيستونات الأساسية هى H2A ،H2B ،H3، و H4 والهيستونات الرابطة هى H1 و H5 حيث يشارك H1 وبروتينه المتماثل H5 في الهياكل عالية المستوى للكروماتين.
وترتبط الأنواع الأربعة الأخرى من الهستونات بالحمض النووي لتشكيل الجسيمات النووية. يحتوي H1 (أو H5) على حوالي 220 وحدة بنائية أما أنواع الهستونات الأخرى تكون أصغر حجمًا ويتكون كلاً منها من 100-150 وحدة بنائية.
وظيفة الهستونات
- وظيفة الهستون الأساسية هى خيوط الحمض النووي المدمجة وتأثير تنظيم الكروماتين.
- بدون الهستونات سيكون الحمض النووي غير الملتحم في الكروموسومات طويلًا جدًا.
- نظرًا لأن الحمض النووي يلتف حول الهستونات فإنها تلعب أيضًا دورًا مهمًا في تنظيم الكروماتين وفي تنظيم التعبير الجيني.
- يمكن أن تؤثر PTMs المصممة للهستونات على التعبير الجيني عن طريق تغيير بنية الكروماتين أو تجنيد معدِّلات هستون.
- تعمل بروتينات هستون على تجميع الحمض النووي الذي يلتف حول الهستونات الثمانية في الكروموسومات.
- تعمل تعديلات هستون في عمليات بيولوجية متنوعة مثل تنشيط، أو تعطيل النسخ وتعبئة الكروموسوم، وتلف وإصلاح الحمض النووي.
الحمض النووي (DNA)
الحمض النووي هو المادة الوراثية للخلية الموجودة في الكروموسومات داخل نواة الخلية باستثناء بعض الخلايا مثل ( الحيوانات المنوية والبويضات وخلايا الدم الحمراء) تحتوي نواة الخلية عادةً على 23 زوجًا من الكروموسومات حيث يحتوي الكروموسوم على العديد من الجينات ويعد الجين هو جزء من الحمض النووي الذي يوفر الشفرة لبناء البروتين. تنقسم الجينات فيما بينها إلى :
- نمط جيني : ويعرف بالجينوم وهو مزيج فريد من الجينات أو التركيب الجيني للشخص وبالتالي، فإن النمط الجيني هو مجموعة كاملة من التعليمات حول كيفية تصنيع جسم هذا الشخص للبروتينات، وبالتالي كيف يفترض أن يتم بناء الجسم وعمله.
- نمط ظاهري : وهو الهيكل الفعلي ووظيفة جسم الشخص وهو المسؤل عن كيفية ظهور النمط الجيني في الشخص
- نمط نووي : وهو صورة لمجموعة كاملة من الكروسومات في خلايا الشخص
